JP2009215818A - メタンハイドレートの採取装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】採取作業に必要な熱エネルギーのコストを十分に低減することができ、且つ十分な熱量でもって、効率よくメタンハイドレートを分解し、メタンガスを回収することができるメタンハイドレートの採取方法と採取装置の提供を課題とする。
【解決手段】海上(地上を含む)からボーリングにて、メタンハイドレート層Aの更に下方の高温地熱層Bまで掘り下げ、作業パイプ10を通じて熱媒を前記高温地熱層Bまで導いて熱交換加熱すると共にその熱交換加熱された熱媒を更にメタンハイドレート層Aまで導き、熱媒の熱によってメタンハイドレートを分解し、得られるメタンガスを回収するようにした。
【選択図】 図1
【解決手段】海上(地上を含む)からボーリングにて、メタンハイドレート層Aの更に下方の高温地熱層Bまで掘り下げ、作業パイプ10を通じて熱媒を前記高温地熱層Bまで導いて熱交換加熱すると共にその熱交換加熱された熱媒を更にメタンハイドレート層Aまで導き、熱媒の熱によってメタンハイドレートを分解し、得られるメタンガスを回収するようにした。
【選択図】 図1
Description
本発明はメタンハイドレートの採取方法と採取装置に関する。
メタンハイドレートはメタン分子が複数の凍結された水分子の籠の中に封じ込めらた状態となったものである。このようなメタンハイドレートは、日本近海の大陸棚付近の海底下数百メートルの地点に層となって大量に存在することがわかっている。
メタンハイドレートの採取に関する従来技術は、種々提供されている。その方法としては、メタンハイドレート層を直接的に掘削してメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に熱を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層内を減圧してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に分解促進剤を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法等がある。
前記メタンハイドレート層に熱を注入して分解しメタンガスを回収する方法として、特表2002−536573号公報には、搬送管(3)をメタンハイドレート層まで案内し、その搬送管(3)の下部領域に圧縮空気を送り込んで、搬送管(3)内に上昇流を生じせしめて、メタンハイドレートを一緒に上方へ連行しながら融解し、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2004−321952号公報には、海底基地(30)から温水をメタンハイドレート層まで供給して、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2005−60957号公報には、メタンハイドレート層に複数の水平抗井を配設し、熱水や蒸気を循環させることで、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特表2002−536573号公報
特開2004−321952号公報
特開2005−60957号公報
メタンハイドレートの採取に関する従来技術は、種々提供されている。その方法としては、メタンハイドレート層を直接的に掘削してメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に熱を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層内を減圧してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に分解促進剤を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法等がある。
前記メタンハイドレート層に熱を注入して分解しメタンガスを回収する方法として、特表2002−536573号公報には、搬送管(3)をメタンハイドレート層まで案内し、その搬送管(3)の下部領域に圧縮空気を送り込んで、搬送管(3)内に上昇流を生じせしめて、メタンハイドレートを一緒に上方へ連行しながら融解し、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2004−321952号公報には、海底基地(30)から温水をメタンハイドレート層まで供給して、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2005−60957号公報には、メタンハイドレート層に複数の水平抗井を配設し、熱水や蒸気を循環させることで、メタンガスを回収する方法が開示されている。
上記特許文献1〜3の発明は、何れも加熱した空気、温水、熱水、蒸気等を海上部(地上部)で製造して、メタンハイドレート層にまで供給する方式を採用している。そのため加熱に要するコスト負担が大きくなる問題があった。また温水等がメタンハイドレート層に至るまでに温度が低下して、効率が悪くなる問題があった。
そこで本発明は上記従来の問題点を解決し、熱媒を用いてメタンハイドレート層のメタンハイドレートを分解してメタンガスを回収する方式のメタンハイドレート採取方法及び採取装置において、採取作業に必要な熱エネルギーのコストを十分に低減することができ、且つ十分な熱量でもって、効率よくメタンハイドレートを分解してメタンガスを回収することができるメタンハイドレートの採取方法と採取装置の提供を課題とする。
上記課題を達成するため本発明のメタンハイドレートの採取方法は、海上(地上を含む)からボーリングにて、メタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで掘り下げ、作業パイプを通じて熱媒を前記高温地熱層まで導いて熱交換加熱すると共にその熱交換加熱された熱媒を更にメタンハイドレート層まで導き、熱媒の熱によってメタンハイドレートを分解し、得られるメタンガスを回収するようにしたことを第1の特徴としている。
また本発明のメタンハイドレートの採取装置は、海上(地上を含む)からメタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで達する熱媒降下供給路を備えると共に、前記高温地熱層に導かれた熱媒をメタンハイドレート層のある位置まで折り返して導く熱媒折返し供給路を備え、且つ熱媒の熱によって分解されたメタンガスを回収するメタンガス回収路を備えたことを第2の特徴としている。
また本発明のメタンハイドレートの採取装置は、上記第2の特徴に加えて、底付きの同心2重パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、これによって熱媒を内パイプと外パイプとの間で循環させるように構成すると共に少なくとも外パイプの途中にメタンガスの回収孔を設け、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路に引き続いて外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したことを第3の特徴としている。
また本発明のメタンハイドレートの採取装置は、上記第2の特徴に加えて、底付きの同心2重パイプの内パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路と仕切って、外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したことを第4の特徴としている。
また本発明のメタンハイドレートの採取装置は、海上(地上を含む)からメタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで達する熱媒降下供給路を備えると共に、前記高温地熱層に導かれた熱媒をメタンハイドレート層のある位置まで折り返して導く熱媒折返し供給路を備え、且つ熱媒の熱によって分解されたメタンガスを回収するメタンガス回収路を備えたことを第2の特徴としている。
また本発明のメタンハイドレートの採取装置は、上記第2の特徴に加えて、底付きの同心2重パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、これによって熱媒を内パイプと外パイプとの間で循環させるように構成すると共に少なくとも外パイプの途中にメタンガスの回収孔を設け、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路に引き続いて外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したことを第3の特徴としている。
また本発明のメタンハイドレートの採取装置は、上記第2の特徴に加えて、底付きの同心2重パイプの内パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路と仕切って、外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したことを第4の特徴としている。
請求項1に記載のメタンハイドレートの採取方法によれば、先ず、熱媒は海上(地上を含む)から作業パイプを通じて、メタンハイドレート層よりも更に下方の高温地熱層まで導かれる。そしてこの高温地熱層を通る間に熱交換加熱される。続いて加熱された熱媒が上昇してメタンハイドレード層に導かれるようになされる。よってメタンハイドレート層に導かれる熱媒は、予め海上部(地上部)で人工的に加熱する必要がない。このため熱媒加熱のためのエネルギーコストを大幅に低減することができる。また海上部(地上部)からメタンハイドレート層までの長距離を加熱熱媒を降下させる場合には、その降下の間に大きな放熱ロスが熱媒に生じることになるが、本発明では加熱した熱媒を地上から降下させる必要がないので、熱効率の低下による採取効率の低下を回避して、効率のよい採取が可能となる。
また熱媒は高温地熱層で熱交換加熱されたものがメタンハイドレート層に導かれるようにしているので、無限といえる地熱を利用して、十分に豊富な熱量をメタンハイドレート層に導いて速やかなるメタンハイドレートの加熱分解を図ることができる。
高温地熱層はメタンハイドレート層の下方に必ずといってよいほど存在するので、メタンハイドレート層のある何れの地点からも、ボーリングによるメタンハイドレートの採取が可能である。
また熱媒は高温地熱層で熱交換加熱されたものがメタンハイドレート層に導かれるようにしているので、無限といえる地熱を利用して、十分に豊富な熱量をメタンハイドレート層に導いて速やかなるメタンハイドレートの加熱分解を図ることができる。
高温地熱層はメタンハイドレート層の下方に必ずといってよいほど存在するので、メタンハイドレート層のある何れの地点からも、ボーリングによるメタンハイドレートの採取が可能である。
また請求項2に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、海上(地上を含む)からメタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで達する熱媒降下供給路を備えると共に、前記高温地熱層に導かれた熱媒をメタンハイドレート層のある位置まで折り返して導く熱媒折返し供給路を備え、且つ熱媒の熱によって分解されたメタンガスを回収するメタンガス回収路を備えたので、
熱媒を海上から熱媒降下供給路と熱媒折返し供給路とを介して確実に所定のメタンハイドレード層に供給することができる。しかもその途中において熱媒を熱媒降下供給路によって確実に高温地熱層まで降下供給することができる。よってメタンハイドレート層に供給される熱媒は、その途中で確実に天然且つ無限の地熱による熱交換加熱を受けて、豊富な熱量でもってメタンハイドレートの分解に供することができる。
よって請求項2に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、エネルギーコストが低く且つ十分な熱量でもって、効率よくメタンガスを回収することが可能となる。
熱媒を海上から熱媒降下供給路と熱媒折返し供給路とを介して確実に所定のメタンハイドレード層に供給することができる。しかもその途中において熱媒を熱媒降下供給路によって確実に高温地熱層まで降下供給することができる。よってメタンハイドレート層に供給される熱媒は、その途中で確実に天然且つ無限の地熱による熱交換加熱を受けて、豊富な熱量でもってメタンハイドレートの分解に供することができる。
よって請求項2に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、エネルギーコストが低く且つ十分な熱量でもって、効率よくメタンガスを回収することが可能となる。
また請求項3に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、上記請求項2に記載の構成による効果に加えて、底付きの同心2重パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、これによって熱媒を内パイプと外パイプとの間で循環させるように構成すると共に少なくとも外パイプの途中にメタンガスの回収孔を設け、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路に引き続いて外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したので、
熱媒を海上(地上を含む)から、同心2重パイプの作業パイプを用いて、同心の内パイプと外パイプとの間を循環させながら熱媒を高温地熱層まで導いて、そこで熱交換加熱させると共に、更にメタンハイドレート層に導くことができる。よって熱媒を海上から作業パイプを通じて確実に所定のメタンハイドレート層の位置まで供給することができると共に、その途中で豊富な自然の熱を得てメタンハイドレートの分解に供することができる。
加えて、メタンハイドレート層で発生したメタンガスは、同じ作業パイプを用いて、該作業パイプの外パイプの途中位置から上端までに構成したメタンガス回収路を通じて、循環する熱媒と共に海上(地上を含む)に回収することができる。
よって請求項3に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプを用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
熱媒を海上(地上を含む)から、同心2重パイプの作業パイプを用いて、同心の内パイプと外パイプとの間を循環させながら熱媒を高温地熱層まで導いて、そこで熱交換加熱させると共に、更にメタンハイドレート層に導くことができる。よって熱媒を海上から作業パイプを通じて確実に所定のメタンハイドレート層の位置まで供給することができると共に、その途中で豊富な自然の熱を得てメタンハイドレートの分解に供することができる。
加えて、メタンハイドレート層で発生したメタンガスは、同じ作業パイプを用いて、該作業パイプの外パイプの途中位置から上端までに構成したメタンガス回収路を通じて、循環する熱媒と共に海上(地上を含む)に回収することができる。
よって請求項3に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプを用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
また請求項4に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、上記請求項2に記載の構成による効果に加えて、底付きの同心2重パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路と仕切って、外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したので、
熱媒を海上(地上を含む)から、同心の内パイプの熱媒降下供給路を通して、メタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで導くことができる。そしてそこで熱交換加熱された熱媒を更に内パイプの下端から外パイプの途中位置までの熱媒折返し供給路を通してメタンハイドレート層まで導くことができる。よって熱媒を海上から作業パイプを通じて確実に所定のメタンハイドレート層の位置まで供給することができると共に、その途中で豊富な自然の熱を確実に得てメタンハイドレートの分解に供することができる。
またメタンハイドレート層で発生したメタンガスは、同じ作業パイプを用いて、該作業パイプの外パイプの途中位置から上端までに構成したメタンガス回収路を通じて海上(地上を含む)に回収することができる。
よって請求項4に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプを用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
熱媒を海上(地上を含む)から、同心の内パイプの熱媒降下供給路を通して、メタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで導くことができる。そしてそこで熱交換加熱された熱媒を更に内パイプの下端から外パイプの途中位置までの熱媒折返し供給路を通してメタンハイドレート層まで導くことができる。よって熱媒を海上から作業パイプを通じて確実に所定のメタンハイドレート層の位置まで供給することができると共に、その途中で豊富な自然の熱を確実に得てメタンハイドレートの分解に供することができる。
またメタンハイドレート層で発生したメタンガスは、同じ作業パイプを用いて、該作業パイプの外パイプの途中位置から上端までに構成したメタンガス回収路を通じて海上(地上を含む)に回収することができる。
よって請求項4に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプを用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
以下の図面を参照して、本発明のメタンハイドレートの採取方法と採取装置の実施形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の全体を示す概略図、図2はメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図3は本発明の第2の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図4は本発明の第3の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の概略図である。
図1は本発明の第1の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の全体を示す概略図、図2はメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図3は本発明の第2の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図4は本発明の第3の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の概略図である。
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係るメタンハイドレートの採取方法と採取装置においては、水上の中継施設1から陸上の本格的施設2との間にパイプライン3が配管される。
前記水上の中継施設1からは、同心2重パイプを作業パイプ10として、海底下に降下させて立設する。
作業パイプ10は、その下端が海底下のメタンハイドレート層Aを越えて、更にその下方の高温地熱層Bに達するようにする。即ち、海上の中継施設1からボーリングによってメタンハイドレート層Aを突き抜け、その下方の高温地熱層Bまで掘り下げる。
前記メタンハイドレート層Aは日本近海においては、大陸棚近くの海底下数百メートルの位置に存在すると言われている。一方、日本は近海においては、殆ど全ての領域において、高温岩盤層等の高温地熱層Bが必ず存在する。
前記水上の中継施設1からは、同心2重パイプを作業パイプ10として、海底下に降下させて立設する。
作業パイプ10は、その下端が海底下のメタンハイドレート層Aを越えて、更にその下方の高温地熱層Bに達するようにする。即ち、海上の中継施設1からボーリングによってメタンハイドレート層Aを突き抜け、その下方の高温地熱層Bまで掘り下げる。
前記メタンハイドレート層Aは日本近海においては、大陸棚近くの海底下数百メートルの位置に存在すると言われている。一方、日本は近海においては、殆ど全ての領域において、高温岩盤層等の高温地熱層Bが必ず存在する。
図2も参照して、前記同心2重パイプからなる作業パイプ10は、内パイプ11と外パイプ12とからなり、内パイプ11の下端が開放されている。よって内パイプ11の上端から降下された熱媒αは、内パイプ11の下端開口11aから外パイプ12に入り、外パイプ12を上昇して循環する。
前記外パイプ12の途中位置に熱媒αの放出孔12aを設けている。また前記外パイプ12の途中位置の前記放出孔12aより上の位置にメタンガスmの回収孔12bを設けている。前記熱媒αの放出孔12a及びメタンガスmの回収孔12bは、何れもメタンハイドレート層Aに位置するように構成している。
前記放出孔12aからメタンハイドレート層Aへ放出される熱媒αの量は、供給されてくる全熱媒αの一部として、他の熱媒αは外パイプ12内を上方に循環するように構成している。
前記回収孔12bは、複数の小孔を設けてメタンガスmがパイプ内に入りやすいようにしている。
前記外パイプ12の途中位置に熱媒αの放出孔12aを設けている。また前記外パイプ12の途中位置の前記放出孔12aより上の位置にメタンガスmの回収孔12bを設けている。前記熱媒αの放出孔12a及びメタンガスmの回収孔12bは、何れもメタンハイドレート層Aに位置するように構成している。
前記放出孔12aからメタンハイドレート層Aへ放出される熱媒αの量は、供給されてくる全熱媒αの一部として、他の熱媒αは外パイプ12内を上方に循環するように構成している。
前記回収孔12bは、複数の小孔を設けてメタンガスmがパイプ内に入りやすいようにしている。
上記の構成により、作業パイプ10の内パイプ11の上端から下端までを熱媒降下供給路R1とし、内パイプ11の下端から外パイプ12の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とし、該熱媒折返し供給路R2に引き続いて外パイプ12の途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成している。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、メタンハイドレートをパイプ内から熱交換加熱して分解する。また放出孔12aから一部の熱媒αがメタンハイドレート層A内に放出され続け、メタンハイドレートを継続して加熱、分解する。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔12bから外パイプ12内に入り、熱媒αと共にメタンガス回収路R3を外パイプ12の上端へ移動し、回収される。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、メタンハイドレートをパイプ内から熱交換加熱して分解する。また放出孔12aから一部の熱媒αがメタンハイドレート層A内に放出され続け、メタンハイドレートを継続して加熱、分解する。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔12bから外パイプ12内に入り、熱媒αと共にメタンガス回収路R3を外パイプ12の上端へ移動し、回収される。
前記水上の中継施設1は、船上や浮きドッグとする。中継施設1には気液分離層1aを備えており、分離されたメタンガスmはパイプライン3を経て陸上の本格的施設2に送られ、精製される。
気液分離槽1aでガスが分離された熱媒αは、異物が取り除かれた後、循環ポンプ1bにより、再び内パイプ11に送られる。
循環ポンプ1bの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なお熱媒αとしては、水や海水を用いることができる。
またメタンガス回収路R3には吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
気液分離槽1aでガスが分離された熱媒αは、異物が取り除かれた後、循環ポンプ1bにより、再び内パイプ11に送られる。
循環ポンプ1bの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なお熱媒αとしては、水や海水を用いることができる。
またメタンガス回収路R3には吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
図3を参照して、本発明の第2の実施形態に係るメタンハイドレートの採取方法と採取装置を説明する。
第2の実施形態において、水上の中継施設1、陸上の本格的施設2、パイプライン3を設けることは、既述の第1の実施形態と同様である。ただしポンプ1cが第1の実施形態における循環ポンプ1bと異なる。
また第2の実施形態においても、同心2重管からなる作業パイプ20を設ける。この作業パイプ20は第1の実施形態における作業パイプ10に対応する。
第2の実施形態において、水上の中継施設1、陸上の本格的施設2、パイプライン3を設けることは、既述の第1の実施形態と同様である。ただしポンプ1cが第1の実施形態における循環ポンプ1bと異なる。
また第2の実施形態においても、同心2重管からなる作業パイプ20を設ける。この作業パイプ20は第1の実施形態における作業パイプ10に対応する。
作業パイプ20は、ボーリングによって、その下端が海底下のメタンハイドレート層Aを越えて、更にその下方の高温地熱層Bに達するようにする。
作業パイプ20は内パイプ21と外パイプ22とからなる。内パイプ21は第1の実施形態における内パイプ11に相当する。また外パイプ22は第1の実施形態の外パイプ12に相当する。
内パイプ21の下端は開放され、下端開口21aとなって外パイプ22に連通している。よって内パイプ21の上端から降下された熱媒αは、内パイプ21の下端開口21aから外パイプ22に入り、外パイプ22を上昇する。
作業パイプ20は内パイプ21と外パイプ22とからなる。内パイプ21は第1の実施形態における内パイプ11に相当する。また外パイプ22は第1の実施形態の外パイプ12に相当する。
内パイプ21の下端は開放され、下端開口21aとなって外パイプ22に連通している。よって内パイプ21の上端から降下された熱媒αは、内パイプ21の下端開口21aから外パイプ22に入り、外パイプ22を上昇する。
前記外パイプ22の途中位置に熱媒αの放出孔22aを設けている。また前記外パイプ22の途中位置の前記放出孔22aより上の位置にメタンガスmの回収孔22bを設けている。前記熱媒αの放出孔22a及びメタンガスmの回収孔22bは、何れもメタンハイドレート層Aに位置するように構成している。
更に本実施形態では、前記放出孔22aと回収孔22bとの間の外パイプ22に仕切り22cを設けている。即ち、本第2の実施形態では、熱媒αは仕切り22cによって、それ以上の上昇を阻まれ、熱媒αの全量が放出孔22aからメタンハイドレート層Aに放出される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に回収され、上昇される。
更に本実施形態では、前記放出孔22aと回収孔22bとの間の外パイプ22に仕切り22cを設けている。即ち、本第2の実施形態では、熱媒αは仕切り22cによって、それ以上の上昇を阻まれ、熱媒αの全量が放出孔22aからメタンハイドレート層Aに放出される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に回収され、上昇される。
上記の構成により、作業パイプ20の内パイプ21の上端から下端までを熱媒降下供給路R1とし、内パイプ21の下端から外パイプ22の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とし、該熱媒折返し供給路R2とは仕切り22cで仕切られた外パイプ22の途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成している。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、放出孔22aからメタンハイドレート層A内に放出される。これによってメタンハイドレートが加熱、分解される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に入り、メタンガス回収路R3を外パイプ22の上端へ移動し、回収される。この場合において、第1の実施形態の場合と異なる点は、第2の実施形態では熱媒αがメタンガス回収路R3に循環しないことである。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、放出孔22aからメタンハイドレート層A内に放出される。これによってメタンハイドレートが加熱、分解される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に入り、メタンガス回収路R3を外パイプ22の上端へ移動し、回収される。この場合において、第1の実施形態の場合と異なる点は、第2の実施形態では熱媒αがメタンガス回収路R3に循環しないことである。
前記水上の中継施設1において、第1の実施形態と異なる点は、熱媒αが循環しないことである。熱媒αは水や海水とし、ポンプ1cにより供給源から調達して内パイプ21に送られる。
ポンプ1cの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なおメタンガス回収路R3には、吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
ポンプ1cの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なおメタンガス回収路R3には、吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
図4を参照して、本発明の第3の実施形態を説明する。この実施形態では既述した図1、図2に示すメタンハイドレートの採取方法と採取装置、及び図3に示すメタンハイドレートの採取方法と採取装置のそれぞれにおいて、水上の中継施設1を設けないようにしたものである。そして作業パイプ10のうち、陸上からボーリングポイントのある海底の地点まではフレキシブルな同心2重パイプ10aを延設し、海底のボーリングポイントから海底下に向けては、ボーリングによる穴に剛性の同心2重パイプを立設するようにして構成している。前記フレキシブルな同心2重パイプ10aは、剛性の同心2重パイプに対してユニバーサルジョイントで接続することができる。
このように陸上から海底のボーリングポイントまでを、フレキシブルな同心2重パイプ10aを用いて水面下を延設し、より具体的には海底に沿って降下、延設することで、海上にはパイプライン3を構築する必要がなくなり、よって設備コストの増大や、海上航行への支障をなくすことができる。
なお既述の第1、第2の実施形態において説明している気液分離層1aや循環ポンプ1b、或いはポンプ1cの設備は、陸上の本格的施設2に直接設けることができる。
図4において示す符号、番号で、既述した実施形態の符号、番号と同じ符号、番号のものは、同じ機能を果たす部材、要素であり、説明を省略する。
このように陸上から海底のボーリングポイントまでを、フレキシブルな同心2重パイプ10aを用いて水面下を延設し、より具体的には海底に沿って降下、延設することで、海上にはパイプライン3を構築する必要がなくなり、よって設備コストの増大や、海上航行への支障をなくすことができる。
なお既述の第1、第2の実施形態において説明している気液分離層1aや循環ポンプ1b、或いはポンプ1cの設備は、陸上の本格的施設2に直接設けることができる。
図4において示す符号、番号で、既述した実施形態の符号、番号と同じ符号、番号のものは、同じ機能を果たす部材、要素であり、説明を省略する。
1 水上の中継施設
1a 気液分離槽
1b 循環ポンプ
1c ポンプ
2 陸上の本格的施設
3 パイプライン
10 作業パイプ
10a フレキシブルな同心2重パイプ
11 内パイプ
11a 下端開
12 外パイプ
12a 放出孔
12b 回収孔
20 作業パイプ
21 内パイプ
21a 下端開口
22 外パイプ
22a 放出孔
22b 回収孔
22c 仕切り
A メタンハイドレート層
B 高温地熱層
R1 熱媒降下供給路
R2 熱媒折返し供給路
R3 メタンガス回収路
α 熱媒
m メタンガス
1a 気液分離槽
1b 循環ポンプ
1c ポンプ
2 陸上の本格的施設
3 パイプライン
10 作業パイプ
10a フレキシブルな同心2重パイプ
11 内パイプ
11a 下端開
12 外パイプ
12a 放出孔
12b 回収孔
20 作業パイプ
21 内パイプ
21a 下端開口
22 外パイプ
22a 放出孔
22b 回収孔
22c 仕切り
A メタンハイドレート層
B 高温地熱層
R1 熱媒降下供給路
R2 熱媒折返し供給路
R3 メタンガス回収路
α 熱媒
m メタンガス
本発明はメタンハイドレートの採取装置に関する。
メタンハイドレートはメタン分子が複数の凍結された水分子の籠の中に封じ込めらた状態となったものである。このようなメタンハイドレートは、日本近海の大陸棚付近の海底下数百メートルの地点に層となって大量に存在することがわかっている。
メタンハイドレートの採取に関する従来技術は、種々提供されている。その方法としては、メタンハイドレート層を直接的に掘削してメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に熱を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層内を減圧してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に分解促進剤を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法等がある。
前記メタンハイドレート層に熱を注入して分解しメタンガスを回収する方法として、特表2002−536573号公報には、搬送管(3)をメタンハイドレート層まで案内し、その搬送管(3)の下部領域に圧縮空気を送り込んで、搬送管(3)内に上昇流を生じせしめて、メタンハイドレートを一緒に上方へ連行しながら融解し、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2004−321952号公報には、海底基地(30)から温水をメタンハイドレート層まで供給して、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2005−60957号公報には、メタンハイドレート層に複数の水平抗井を配設し、熱水や蒸気を循環させることで、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特表2002−536573号公報
特開2004−321952号公報
特開2005−60957号公報
メタンハイドレートの採取に関する従来技術は、種々提供されている。その方法としては、メタンハイドレート層を直接的に掘削してメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に熱を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層内を減圧してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法、メタンハイドレート層に分解促進剤を注入してメタンハイドレートを分解しメタンガスを回収する方法等がある。
前記メタンハイドレート層に熱を注入して分解しメタンガスを回収する方法として、特表2002−536573号公報には、搬送管(3)をメタンハイドレート層まで案内し、その搬送管(3)の下部領域に圧縮空気を送り込んで、搬送管(3)内に上昇流を生じせしめて、メタンハイドレートを一緒に上方へ連行しながら融解し、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2004−321952号公報には、海底基地(30)から温水をメタンハイドレート層まで供給して、メタンガスを回収する方法が開示されている。
特開2005−60957号公報には、メタンハイドレート層に複数の水平抗井を配設し、熱水や蒸気を循環させることで、メタンガスを回収する方法が開示されている。
上記特許文献1〜3の発明は、何れも加熱した空気、温水、熱水、蒸気等を海上部(地上部)で製造して、メタンハイドレート層にまで供給する方式を採用している。そのため加熱に要するコスト負担が大きくなる問題があった。また温水等がメタンハイドレート層に至るまでに温度が低下して、効率が悪くなる問題があった。
そこで本発明は上記従来の問題点を解決し、熱媒を用いてメタンハイドレート層のメタンハイドレートを分解してメタンガスを回収する方式のメタンハイドレート採取装置において、採取作業に必要な熱エネルギーのコストを十分に低減することができ、且つ十分な熱量でもって、効率よくメタンハイドレートを分解してメタンガスを回収することができるメタンハイドレートの採取装置の提供を課題とする。
上記課題を達成するため本発明のメタンハイドレートの採取装置は、底付きの同心2重パイプからなる作業パイプ20を、地上又は海上からメタンハイドレート層Aを突き抜けて更にその下方の高温地熱層Bに達するようにして設け、前記同心2重パイプの内パイプ21の上端から下端までを熱媒降下供給路R1とすると共に内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とすることによって、熱媒αを地上又は海上から高温地熱層Bまで導いて熱交換加熱すると共に該熱交換加熱された熱媒αを前記メタンハイドレード層Aまで導く構成とし、且つ前記作業パイプ20の前記外パイプ22の途中位置に熱媒αのそれ以上の上昇を阻む仕切り22cを設けることによって、該仕切り22cで仕切られた外パイプ22の前記途中位置から上端までをメタンガス回収路R3に構成し、前記仕切り22cで仕切られた熱媒折返し供給路R2に熱媒αをメタンハイドレート層Aに放出する放出孔22aを設けると共に仕切り22cで仕切られたメタンガス回収路R3にメタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmを回収する回収孔22bを設けたことを特徴としている。
請求項1に記載のメタンハイドレートの採取装置によれば、熱媒αが作業パイプ20を通じて、メタンハイドレート層Aを突き抜けて更に下方の高温地熱層Bまで導かれる。そしてこの高温地熱層Bを通る間に熱交換加熱される。続いて加熱された熱媒αが上昇してメタンハイドレード層Aに導かれるようになされる。よってメタンハイドレート層Aに導かれる熱媒は、予め地上又は海上で人工的に加熱する必要がない。このため熱媒加熱のためのエネルギーコストを大幅に低減することができる。また地上又は海上からメタンハイドレート層Aまでの長距離を加熱熱媒を降下させる場合には、その降下の間に大きな放熱ロスが熱媒に生じることになるが、本発明では加熱した熱媒αを地上や海上から降下させる必要がないので、熱効率の低下による採取効率の低下を回避して、効率のよい採取が可能となる。
また熱媒αは高温地熱層Bで熱交換加熱されたものがメタンハイドレート層Aに導かれるようにしているので、無限といえる地熱を利用して、十分に豊富な熱量をメタンハイドレート層Aに導いて速やかなるメタンハイドレートの加熱分解を図ることができる。
高温地熱層Bはメタンハイドレート層Aの下方に必ずといってよいほど存在するので、メタンハイドレート層Aのある何れの地点からも、ボーリングによるメタンハイドレートの採取が可能である。
また熱媒αは高温地熱層Bで熱交換加熱されたものがメタンハイドレート層Aに導かれるようにしているので、無限といえる地熱を利用して、十分に豊富な熱量をメタンハイドレート層Aに導いて速やかなるメタンハイドレートの加熱分解を図ることができる。
高温地熱層Bはメタンハイドレート層Aの下方に必ずといってよいほど存在するので、メタンハイドレート層Aのある何れの地点からも、ボーリングによるメタンハイドレートの採取が可能である。
また作業パイプ10は底付きの同心2重パイプとし、該作業パイプ20の内パイプ21上端から下端までを熱媒降下供給路R1とすると共に内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とすることにより、熱媒αを地上又は海上から内パイプ20の熱媒降下供給路R1を通じて、メタンハイドレート層Aを突き抜け、更に下方の高温地熱層Bまで導くことができる。これによって熱媒αを地熱によって熱交換加熱することができる。そして高温地熱層Bで熱交換加熱された熱媒αを外パイプ21の熱媒折返し供給路R2を通じてメタンハイドレート層Aに導くことができる。これによってメタンハイドレート層Aにおいてメタンハイドレートを加熱分解することができる。
また内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置に熱媒αのそれ以上の上昇を阻む仕切り22cを設けることによりよって、仕切り22cで仕切られた外パイプ22の前記途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成したので、メタンハイドレート層Aで加熱分解されて発生したメタンガスmを外パイプ22のメタンガス回収路R3を通じて容易に回収することができる。
また外パイプ22に途中位置に設けた仕切り22cによって、高温地熱層Bで熱交換加熱された熱媒αをそれ以上の上昇をさせることなく放出孔22aからメタンハイドレート層Aに確実に導くことができると共にメタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmを回収孔22bから確実に回収することができる。
よって本発明のメタンハイドレート採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプ20を用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
また内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置に熱媒αのそれ以上の上昇を阻む仕切り22cを設けることによりよって、仕切り22cで仕切られた外パイプ22の前記途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成したので、メタンハイドレート層Aで加熱分解されて発生したメタンガスmを外パイプ22のメタンガス回収路R3を通じて容易に回収することができる。
また外パイプ22に途中位置に設けた仕切り22cによって、高温地熱層Bで熱交換加熱された熱媒αをそれ以上の上昇をさせることなく放出孔22aからメタンハイドレート層Aに確実に導くことができると共にメタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmを回収孔22bから確実に回収することができる。
よって本発明のメタンハイドレート採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプ20を用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
以下の図面を参照して、本発明のメタンハイドレートの採取装置の実施形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の全体を示す概略図、図2はメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図3は本発明の第2の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図4は本発明の第3の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の概略図である。
図1は本発明の第1の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の全体を示す概略図、図2はメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図3は本発明の第2の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の要部を示す図である。図4は本発明の第3の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置の概略図である。
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置においては、水上の中継施設1から陸上の本格的施設2との間にパイプライン3が配管される。
前記水上の中継施設1からは、同心2重パイプを作業パイプ10として、海底下に降下させて立設する。
作業パイプ10は、その下端が海底下のメタンハイドレート層Aを越えて、更にその下方の高温地熱層Bに達するようにする。即ち、海上の中継施設1からボーリングによってメタンハイドレート層Aを突き抜け、その下方の高温地熱層Bまで掘り下げる。
前記メタンハイドレート層Aは日本近海においては、大陸棚近くの海底下数百メートルの位置に存在すると言われている。一方、日本は近海においては、殆ど全ての領域において、高温岩盤層等の高温地熱層Bが必ず存在する。
前記水上の中継施設1からは、同心2重パイプを作業パイプ10として、海底下に降下させて立設する。
作業パイプ10は、その下端が海底下のメタンハイドレート層Aを越えて、更にその下方の高温地熱層Bに達するようにする。即ち、海上の中継施設1からボーリングによってメタンハイドレート層Aを突き抜け、その下方の高温地熱層Bまで掘り下げる。
前記メタンハイドレート層Aは日本近海においては、大陸棚近くの海底下数百メートルの位置に存在すると言われている。一方、日本は近海においては、殆ど全ての領域において、高温岩盤層等の高温地熱層Bが必ず存在する。
図2も参照して、前記同心2重パイプからなる作業パイプ10は、内パイプ11と外パイプ12とからなり、内パイプ11の下端が開放されている。よって内パイプ11の上端から降下された熱媒αは、内パイプ11の下端開口11aから外パイプ12に入り、外パイプ12を上昇して循環する。
前記外パイプ12の途中位置に熱媒αの放出孔12aを設けている。また前記外パイプ12の途中位置の前記放出孔12aより上の位置にメタンガスmの回収孔12bを設けている。前記熱媒αの放出孔12a及びメタンガスmの回収孔12bは、何れもメタンハイドレート層Aに位置するように構成している。
前記放出孔12aからメタンハイドレート層Aへ放出される熱媒αの量は、供給されてくる全熱媒αの一部として、他の熱媒αは外パイプ12内を上方に循環するように構成している。
前記回収孔12bは、複数の小孔を設けてメタンガスmがパイプ内に入りやすいようにしている。
前記外パイプ12の途中位置に熱媒αの放出孔12aを設けている。また前記外パイプ12の途中位置の前記放出孔12aより上の位置にメタンガスmの回収孔12bを設けている。前記熱媒αの放出孔12a及びメタンガスmの回収孔12bは、何れもメタンハイドレート層Aに位置するように構成している。
前記放出孔12aからメタンハイドレート層Aへ放出される熱媒αの量は、供給されてくる全熱媒αの一部として、他の熱媒αは外パイプ12内を上方に循環するように構成している。
前記回収孔12bは、複数の小孔を設けてメタンガスmがパイプ内に入りやすいようにしている。
上記の構成により、作業パイプ10の内パイプ11の上端から下端までを熱媒降下供給路R1とし、内パイプ11の下端から外パイプ12の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とし、該熱媒折返し供給路R2に引き続いて外パイプ12の途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成している。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、メタンハイドレートをパイプ内から熱交換加熱して分解する。また放出孔12aから一部の熱媒αがメタンハイドレート層A内に放出され続け、メタンハイドレートを継続して加熱、分解する。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔12bから外パイプ12内に入り、熱媒αと共にメタンガス回収路R3を外パイプ12の上端へ移動し、回収される。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、メタンハイドレートをパイプ内から熱交換加熱して分解する。また放出孔12aから一部の熱媒αがメタンハイドレート層A内に放出され続け、メタンハイドレートを継続して加熱、分解する。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔12bから外パイプ12内に入り、熱媒αと共にメタンガス回収路R3を外パイプ12の上端へ移動し、回収される。
前記水上の中継施設1は、船上や浮きドッグとする。中継施設1には気液分離層1aを備えており、分離されたメタンガスmはパイプライン3を経て陸上の本格的施設2に送られ、精製される。
気液分離槽1aでガスが分離された熱媒αは、異物が取り除かれた後、循環ポンプ1bにより、再び内パイプ11に送られる。
循環ポンプ1bの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なお熱媒αとしては、水や海水を用いることができる。
またメタンガス回収路R3には吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
気液分離槽1aでガスが分離された熱媒αは、異物が取り除かれた後、循環ポンプ1bにより、再び内パイプ11に送られる。
循環ポンプ1bの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なお熱媒αとしては、水や海水を用いることができる。
またメタンガス回収路R3には吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
図3を参照して、本発明の第2の実施形態に係るメタンハイドレートの採取装置を説明する。
第2の実施形態において、水上の中継施設1、陸上の本格的施設2、パイプライン3を設けることは、既述の第1の実施形態と同様である。ただしポンプ1cが第1の実施形態における循環ポンプ1bと異なる。
また第2の実施形態においても、同心2重管からなる作業パイプ20を設ける。この作業パイプ20は第1の実施形態における作業パイプ10に対応する。
第2の実施形態において、水上の中継施設1、陸上の本格的施設2、パイプライン3を設けることは、既述の第1の実施形態と同様である。ただしポンプ1cが第1の実施形態における循環ポンプ1bと異なる。
また第2の実施形態においても、同心2重管からなる作業パイプ20を設ける。この作業パイプ20は第1の実施形態における作業パイプ10に対応する。
作業パイプ20は、ボーリングによって、その下端が海底下のメタンハイドレート層Aを越えて、更にその下方の高温地熱層Bに達するようにする。
作業パイプ20は内パイプ21と外パイプ22とからなる。内パイプ21は第1の実施形態における内パイプ11に相当する。また外パイプ22は第1の実施形態の外パイプ12に相当する。
内パイプ21の下端は開放され、下端開口21aとなって外パイプ22に連通している。よって内パイプ21の上端から降下された熱媒αは、内パイプ21の下端開口21aから外パイプ22に入り、外パイプ22を上昇する。
作業パイプ20は内パイプ21と外パイプ22とからなる。内パイプ21は第1の実施形態における内パイプ11に相当する。また外パイプ22は第1の実施形態の外パイプ12に相当する。
内パイプ21の下端は開放され、下端開口21aとなって外パイプ22に連通している。よって内パイプ21の上端から降下された熱媒αは、内パイプ21の下端開口21aから外パイプ22に入り、外パイプ22を上昇する。
前記外パイプ22の途中位置に熱媒αの放出孔22aを設けている。また前記外パイプ22の途中位置の前記放出孔22aより上の位置にメタンガスmの回収孔22bを設けている。前記熱媒αの放出孔22a及びメタンガスmの回収孔22bは、何れもメタンハイドレート層Aに位置するように構成している。
更に本実施形態では、前記放出孔22aと回収孔22bとの間の外パイプ22に仕切り22cを設けている。即ち、本第2の実施形態では、熱媒αは仕切り22cによって、それ以上の上昇を阻まれ、熱媒αの全量が放出孔22aからメタンハイドレート層Aに放出される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に回収され、上昇される。
更に本実施形態では、前記放出孔22aと回収孔22bとの間の外パイプ22に仕切り22cを設けている。即ち、本第2の実施形態では、熱媒αは仕切り22cによって、それ以上の上昇を阻まれ、熱媒αの全量が放出孔22aからメタンハイドレート層Aに放出される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に回収され、上昇される。
上記の構成により、作業パイプ20の内パイプ21の上端から下端までを熱媒降下供給路R1とし、内パイプ21の下端から外パイプ22の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とし、該熱媒折返し供給路R2とは仕切り22cで仕切られた外パイプ22の途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成している。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、放出孔22aからメタンハイドレート層A内に放出される。これによってメタンハイドレートが加熱、分解される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に入り、メタンガス回収路R3を外パイプ22の上端へ移動し、回収される。この場合において、第1の実施形態の場合と異なる点は、第2の実施形態では熱媒αがメタンガス回収路R3に循環しないことである。
前記熱媒降下供給路R1を降下してきた熱媒αは、高温地熱層Bに達することで熱交換加熱され、熱媒折返し供給路R2を通ってメタンハイドレート層Aに達し、放出孔22aからメタンハイドレート層A内に放出される。これによってメタンハイドレートが加熱、分解される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に入り、メタンガス回収路R3を外パイプ22の上端へ移動し、回収される。この場合において、第1の実施形態の場合と異なる点は、第2の実施形態では熱媒αがメタンガス回収路R3に循環しないことである。
前記水上の中継施設1において、第1の実施形態と異なる点は、熱媒αが循環しないことである。熱媒αは水や海水とし、ポンプ1cにより供給源から調達して内パイプ21に送られる。
ポンプ1cの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なおメタンガス回収路R3には、吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
ポンプ1cの吐出量を調整することで、熱媒αの供給量を調整することができ、メタンハイドレートの分解量を調整することができ、よってメタンガスmの発生量を調整することができる。
なおメタンガス回収路R3には、吸引ポンプや減圧ポンプを設けるようにしてもよい。
図4を参照して、本発明の第3の実施形態を説明する。この実施形態では既述した図1、図2に示すメタンハイドレートの採取装置、及び図3に示すメタンハイドレートの採取装置のそれぞれにおいて、水上の中継施設1を設けないようにしたものである。そして作業パイプ10のうち、陸上からボーリングポイントのある海底の地点まではフレキシブルな同心2重パイプ10aを延設し、海底のボーリングポイントから海底下に向けては、ボーリングによる穴に剛性の同心2重パイプを立設するようにして構成している。前記フレキシブルな同心2重パイプ10aは、剛性の同心2重パイプに対してユニバーサルジョイントで接続することができる。
このように陸上から海底のボーリングポイントまでを、フレキシブルな同心2重パイプ10aを用いて水面下を延設し、より具体的には海底に沿って降下、延設することで、海上にはパイプライン3を構築する必要がなくなり、よって設備コストの増大や、海上航行への支障をなくすことができる。
なお既述の第1、第2の実施形態において説明している気液分離層1aや循環ポンプ1b、或いはポンプ1cの設備は、陸上の本格的施設2に直接設けることができる。
図4において示す符号、番号で、既述した実施形態の符号、番号と同じ符号、番号のものは、同じ機能を果たす部材、要素であり、説明を省略する。
このように陸上から海底のボーリングポイントまでを、フレキシブルな同心2重パイプ10aを用いて水面下を延設し、より具体的には海底に沿って降下、延設することで、海上にはパイプライン3を構築する必要がなくなり、よって設備コストの増大や、海上航行への支障をなくすことができる。
なお既述の第1、第2の実施形態において説明している気液分離層1aや循環ポンプ1b、或いはポンプ1cの設備は、陸上の本格的施設2に直接設けることができる。
図4において示す符号、番号で、既述した実施形態の符号、番号と同じ符号、番号のものは、同じ機能を果たす部材、要素であり、説明を省略する。
1 水上の中継施設
1a 気液分離槽
1b 循環ポンプ
1c ポンプ
2 陸上の本格的施設
3 パイプライン
10 作業パイプ
10a フレキシブルな同心2重パイプ
11 内パイプ
11a 下端開
12 外パイプ
12a 放出孔
12b 回収孔
20 作業パイプ
21 内パイプ
21a 下端開口
22 外パイプ
22a 放出孔
22b 回収孔
22c 仕切り
A メタンハイドレート層
B 高温地熱層
R1 熱媒降下供給路
R2 熱媒折返し供給路
R3 メタンガス回収路
α 熱媒
m メタンガス
1a 気液分離槽
1b 循環ポンプ
1c ポンプ
2 陸上の本格的施設
3 パイプライン
10 作業パイプ
10a フレキシブルな同心2重パイプ
11 内パイプ
11a 下端開
12 外パイプ
12a 放出孔
12b 回収孔
20 作業パイプ
21 内パイプ
21a 下端開口
22 外パイプ
22a 放出孔
22b 回収孔
22c 仕切り
A メタンハイドレート層
B 高温地熱層
R1 熱媒降下供給路
R2 熱媒折返し供給路
R3 メタンガス回収路
α 熱媒
m メタンガス
上記課題を達成するため本発明のメタンハイドレートの採取装置は、底付きの同心2重パイプからなる作業パイプ20を、地上又は海上からメタンハイドレート層Aを突き抜けて更にその下方の高温地熱層Bに達するようにして設け、前記同心2重パイプの内パイプ21の上端から下端までを熱媒降下供給路R1とすると共に内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とすることによって、熱媒αを地上又は海上から高温地熱層Bまで導いて熱交換加熱すると共に該熱交換加熱された熱媒αを前記メタンハイドレード層Aまで導く構成とし、且つ前記作業パイプ20の前記外パイプ22の途中位置に熱媒αの更なる上昇を阻む仕切り22cを設けることによって、該仕切り22cで仕切られた外パイプ22の前記途中位置から上端までをメタンガス回収路R3に構成し、前記仕切り22cで仕切られた熱媒折返し供給路R2に熱媒αをメタンハイドレート層Aに放出する放出孔22aを設けると共に仕切り22cで仕切られたメタンガス回収路R3にメタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmを回収する回収孔22bを設けたことを特徴としている。
また作業パイプ10は底付きの同心2重パイプとし、該作業パイプ20の内パイプ21上端から下端までを熱媒降下供給路R1とすると共に内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置までを熱媒折返し供給路R2とすることにより、熱媒αを地上又は海上から内パイプ20の熱媒降下供給路R1を通じて、メタンハイドレート層Aを突き抜け、更に下方の高温地熱層Bまで導くことができる。これによって熱媒αを地熱によって熱交換加熱することができる。そして高温地熱層Bで熱交換加熱された熱媒αを外パイプ21の熱媒折返し供給路R2を通じてメタンハイドレート層Aに導くことができる。これによってメタンハイドレート層Aにおいてメタンハイドレートを加熱分解することができる。
また内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置に熱媒αの更なる上昇を阻む仕切り22cを設けることによりよって、仕切り22cで仕切られた外パイプ22の前記途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成したので、メタンハイドレート層Aで加熱分解されて発生したメタンガスmを外パイプ22のメタンガス回収路R3を通じて容易に回収することができる。
また外パイプ22に途中位置に設けた仕切り22cによって、高温地熱層Bで熱交換加熱された熱媒αの更なる上昇をさせることなく放出孔22aからメタンハイドレート層Aに確実に導くことができると共にメタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmを回収孔22bから確実に回収することができる。
よって本発明のメタンハイドレート採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプ20を用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
また内パイプ21の下端から連通する外パイプ22の途中位置に熱媒αの更なる上昇を阻む仕切り22cを設けることによりよって、仕切り22cで仕切られた外パイプ22の前記途中位置から上端までをメタンガス回収路R3として構成したので、メタンハイドレート層Aで加熱分解されて発生したメタンガスmを外パイプ22のメタンガス回収路R3を通じて容易に回収することができる。
また外パイプ22に途中位置に設けた仕切り22cによって、高温地熱層Bで熱交換加熱された熱媒αの更なる上昇をさせることなく放出孔22aからメタンハイドレート層Aに確実に導くことができると共にメタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmを回収孔22bから確実に回収することができる。
よって本発明のメタンハイドレート採取装置によれば、同心2重パイプによる作業パイプ20を用いて、ボーリング本数が少なくてすみ、且つ地熱利用したエネルギーコストの少ない、効率のよいメタンハイドレートの採取が可能となる。
前記外パイプ22の途中位置に熱媒αの放出孔22aを設けている。また前記外パイプ22の途中位置の前記放出孔22aより上の位置にメタンガスmの回収孔22bを設けている。前記熱媒αの放出孔22a及びメタンガスmの回収孔22bは、何れもメタンハイドレート層Aに位置するように構成している。
更に本実施形態では、前記放出孔22aと回収孔22bとの間の外パイプ22に仕切り22cを設けている。即ち、本第2の実施形態では、熱媒αは仕切り22cによって、更なる上昇を阻まれ、熱媒αの全量が放出孔22aからメタンハイドレート層Aに放出される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に回収され、上昇される。
更に本実施形態では、前記放出孔22aと回収孔22bとの間の外パイプ22に仕切り22cを設けている。即ち、本第2の実施形態では、熱媒αは仕切り22cによって、更なる上昇を阻まれ、熱媒αの全量が放出孔22aからメタンハイドレート層Aに放出される。
メタンハイドレート層Aで発生したメタンガスmは回収孔22bから外パイプ22内に回収され、上昇される。
Claims (4)
- 海上(地上を含む)からボーリングにて、メタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで掘り下げ、作業パイプを通じて熱媒を前記高温地熱層まで導いて熱交換加熱すると共にその熱交換加熱された熱媒を更にメタンハイドレート層まで導き、熱媒の熱によってメタンハイドレートを分解し、得られるメタンガスを回収するようにしたことを特徴とするメタンハイドレートの採取方法。
- 海上(地上を含む)からメタンハイドレート層の更に下方の高温地熱層まで達する熱媒降下供給路を備えると共に、前記高温地熱層に導かれた熱媒をメタンハイドレート層のある位置まで折り返して導く熱媒折返し供給路を備え、且つ熱媒の熱によって分解されたメタンガスを回収するメタンガス回収路を備えたことを特徴とするメタンハイドレートの採取装置。
- 底付きの同心2重パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、これによって熱媒を内パイプと外パイプとの間で循環させるように構成すると共に少なくとも外パイプの途中にメタンガスの回収孔を設け、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路に引き続いて外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したことを特徴とする請求項2に記載のメタンハイドレートの採取装置。
- 底付きの同心2重パイプを作業パイプとし、該作業パイプの内パイプの下端開口で外パイプに連通させ、内パイプの上端から下端までを熱媒降下供給路とすると共に内パイプの下端から外パイプの途中位置までを熱媒折返し供給路とし、該熱媒折返し供給路と仕切って、外パイプの途中位置から上端までをメタンガス回収路として構成したことを特徴とする請求項2に記載のメタンハイドレートの採取装置。
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